Экзаменационный билет №16

1. Нижегородская радиолаборатория. Работы Бонч –Бруевича, Лосева О.В. и др.

Ответ:

Нижегородская радиолаборатория (НРЛ) — первый советский научно-исследовательский центр в области радиотехники. С 1924 года — Нижегородская радиолаборатория имени В. И. Ленина. 1 октября 1928 года в ходе реорганизации вошла в состав ленинградской Центральной радиолаборатории Треста заводов слабого тока.

В августе 1918 года Нижегородская радиолаборатория обосновалась в доме № 5, трёхэтажном здании бывшего общежития на Верхневолжской набережной. Первым управляющим стал ученик А. С. Попова В. М. Лещинский, ведущими учёными и организаторами — М. А. Бонч-Бруевич, В. К. Лебединский, П. А. Остряков, В. В. Татаринов, В. П. Вологдин, А. Ф. Шорин.

Разработкой методов использования электронных ламп в радиотелефонной связи занималась лаборатория под руководством М. А. Бонч-Бруевича. Лаборатории удалось наладить серийный выпуск электронных ламп. С весны 1919 года Нижегородская лаборатория выпускала до 1000 ламп в год.

Параллельно с серийным выпуском, лаборатория работала над повышением мощности электронных ламп. В январе 1920 года Бонч-Бруевичем была разработана лампа с массивным алюминиевым анодом для лучшего отвода тепла. Мощности лампы оказалось достаточно для того, чтобы создать радиопередатчик, обеспечивающий связь Нижнего Новгорода с Москвой. 15 января 1920 года состоялся первый сеанс связи.

Конструкция лампы не позволяла увеличить мощность лампы на столько, чтобы удовлетворить требованиям поставленной перед изобретателями задачи по созданию «радиотелефонной станции с радиусом действия 2000 вёрст»[2] (более 2100 км). Молодая Советская республика испытывала недостаток металлов, использовавшихся в зарубежных лампах. Бонч-Бруевич предложил новый оригинальный способ — водяное охлаждение медного анода, который позволил повысить мощность ламп до 1 кВт.

Дальнейшим улучшением конструкции стало увеличение поверхности анода, для чего он был сделан четырёхкамерным, в каждой камере — свои катод и сетка. Уникальная конструкция позволила решить задачу, долгое время считавшуюся на Западе неразрешимой. Уже осенью 1920 года на Ходынской радиостанции в Москве был установлен радиотелефонный передатчик из Нижегородской лаборатории с мощностью 5 квт, а в 1922 — 12 квт. Радиостанция получила наименование «Центральная радиотелефонная станция им. Коминтерна».

15 сентября 1922 года Центральная радиотелефонная станция передала в эфир первый радиоконцерт, принятый во многих городах. 17 сентября Нижегородская радиолаборатория была награждена орденом Трудового Красного Знамени.

В 1923 году рассеиваемая мощность разработанных электронных ламп достигла 25 кВт, в 1925—1926 — 100 кВт. К 1928 году в 25 городах страны стояли разработанные в лаборатории дешёвые универсальные передатчики мощностью 1,2 кВт.

2. Установление закона Джоуля – Ленца.

Ответ:

Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцом.

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии, понижая в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи.

Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно. Сопротивление проводов () можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки () растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности () пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.

Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно, выполняются соотношение

и в каждом конкретном случае являются константами. Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается с ростом напряжения, так как. Откуда следует, что. В каждом конкретном случае величина является константой, следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.

Выбор проводов для цепей

Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при сборке электрических цепей достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют, в частности, выбор сечения проводников.

Электронагревательные приборы

Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.

За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы. В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким сопротивлением. Повышение сопротивления достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, константан), увеличением длины проводника и уменьшением его поперечного сечения. Подводящие провода имеют обычное низкое сопротивление и поэтому их нагрев, как правило, незаметен.

Плавкие предохранители

Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.